Автономный последовательный инвертор Советский патент 1989 года по МПК H02M7/523 

Изобретение относится к преоб- зовательной технике и может быть использовано при разработке тирис- торных генераторов частоты, используемых в качестве источников питания различных технологических установок

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения устойчивости коммутации вентилей в пере- ходных и установившихся режимах, повышение эффективности использования оборудования.

Па фиг.1 представлена схема авто- HOhfHoro последовательного инвертора; на фиг.2 - то же, другое исполнение.

Инвертор содержит мост прямых вентилей (тиристоров) 1-4, подключенный к входным выводам через фильтровые дроссели 5 и 6, две цепочки, состоящие, каждая, из фильтрового конденсатора 7, 8 и коммутируюг1его дросселя 9, 10. В диагональ тиристор ного моста включены коммутирующие конденсаторы 11 и 12, дополнитель ные коммутирующие дроссели 13 и 14, мост встречных вентилей 5 - J8, нагрузка 19, включенная через транс- (Ъорматор 20 и диагональ моста тиристоров, две пары диодов 21, 22 и 23, 24.

R автономном последовательном инверторе (фиг.2) две дополнительные обмотки выходного трансформатора 20 через диоды 21 и 22 могут быть под- ключены к фильтровым конденсаторам 7 и 8 соответственно, а между анодной и катодной группами тиристор- ного моста включена дополнительная цепочка, состоящая из встречного диода 23 и дополнительного дросселя 25, причем индуктивность дросселя может меняться..

Автономный последовательный инвертор работает следующим образом.

При отпирании вентилей 1 и 2 импульс тока, близкий к синусоидальному, протекает по контурам: 7-9-1- -1 1-13-20- 4-12-2-7, 8-1-11-13-20-14- -12-2-10-8. Ток фильтровых конденсато ров суммируется в диагонали моста инвертора, образуя часть полуволны тока, длительность которой (частота) определяе тся параметрами (7, 9), параллельно (8, 10), 11, 13, 14-, 12, вторая часть полуволны формируется в контуре 12-2-24-23-1-11-13-13-20-14- -12с частотой, определяемой параметрами этого контура. Обе части складьгоаются в диагонали инверторного моста и, следовательно, п нагрузке. Выбор индуктивности дросселей L L( iO,25Lg , Ь исключает протекание тока по контурам 13-15-9-8-16-14-20-13 и 13-15-7-10-16-14-20-13 при включении Вентилей.

Во второй половине импульса тока когда напряжение на коммутирующих дросселях 9, 10, 13 и 14 принимает полярность, указанную на фиг.1 и 2, и сумма этих напряжений превосходит

напряжение на фильтровых конденсаторах 7 и 8, начинают проводить вентили 17 и 18 и протекает ток сброса избыточной реактивной энергии, накопленной в коммутирующих дросселях по контурам: 14-17-9-8-18-13-20-14 и 14-17-7-10-18-13-20-14. С этого момента прекращается перезаряд кон- денсаторо В 11 и 12, а ток сброса протекает по нагрузке в том же направлении, что и ток моста инвертора.

Во втором такте открываются вентили 3 и 4, и ток протекает вначале по контурам: 8-3-12-14-20- -13-11-4-10-8, 7-9-3-12-14-20-13- 11-4-7, 11-4-24-23-3-12-14-20-13-11 а затем по контурам: 13-15-9-8-16- -14-20-13 и 13-15-7-JO-16-14-20-13.

За два такта работы инвертора формируется полный период вькодного тока.

Наличие цепочки, состоящей из диодов 23 и 24 (фиг.), включенной Непосредственно между анодной и ка. тодной группами вентильного моста, позволяет осуществить частичный перезаряд коммутирующих коденсато- ров 11 и 12, минуя цепи 7-9 и 10-8, а вместе с тем и паразитные индуктивности, которые Неизбежно появляются в реальных схемах генераторов в процессе монтажа. Причем дополнительные цепи работают лишь на части интервала проводимости тиристоров с момента их включения как в первом такте (проводят Вентили I и 2), так и во втором (проводят вентили 3 и 4).

Длительность тока цепочки определяется интервалом времени, в течение которого разность потенциалов между общей точкой анодов и общей точкой Катодов моста прямых вентилей будет-смещать диоды 23 и 24 в прямом направлении, а это, в свою очеред определяется величиной индуктивности

и емкости коммутирующего контура. Интегральное значение тока через цепочку диодов на интервале их проводящего состояния определяется величиной реактивных элементов в контурах 12-2-2А-23-1-П-13-20-14-12 и I l-A-24-23-3-12-J4-2n-13-n .

Наличие дополнительного дросселя включенного последовательно в цепи диода 23 (Лиг,2), изменяет собственную частоту контуров 12-2-25-23-1-1 -13-20-14-12, 11-4-25-23-3-12-14-20 -13-11, уменьшает ее, а это изменяе эффективность работы цепочки путем уменьшения интегральной величины тока на интервале проводимости вентиля 23.

Дополнительная цепочка замыкает часть тока коммутирующего контура Непосредственно с катодной группы вентильного моста на анодную, тем самым шунтируются вместе с дросселями 9 и 1 О часть паразитных индуктив ностей, и энергия, накапливаемая в них, уменьшается, а значит снижается уровень Перезаряда коммутирующих конденсаторов и, следовательно уровень максимального напряжения на элементах инвертора, в частности на вентилях.

С помощью изменения индуктивност дросселя 25 (фиг.2) можно регулировать ток Цепочки, Тем самым изменят максимальный уровень напряжения на элементах инвертора, в частности на тиристорах. Кроме того, это позволя регулировать в некоторых пределах энергетические режимы инвертора.

Для ограничения выходного напряж ния при возрастании эквивалетного сопротивления нагрузки в инверторе осуществляется рекуперация в источник питания избыточной энергии, накопленной в нагрузочном контуре посредством вентильного моста, который образуется с помощью диодов 21, 22 и 23, 24 (фиг.1). При этом путем регулирования отпайки первичной обмотки выходного трансформатора возможно ограничение напряжения на любом уровне. При этом ток рекуперации, в зависимости от такта, протекает по следующим контурам: 21-7-24-20-21 или 23-8-22-20-23.

В инверторе (фиг.2) рекуперация избыточной энергии, накопленной в нагрузке, осуществляется с помощью дополнительных обмоток трансфор

10

15

5,

5276946

матора и в зависимости от такта вентилей 21 или 22.

Таким образом, инвертор может работать в широком диапазоне изменения эквивалентного сопротивления нагрузки (от О до « ). Наряду с этим стабилизируется уровень загрузки оборудования и снижается предельный уровень напряжения на элементах инвертора, что позволяет существенно повысить эффективность его использования при работе инвер тора на резкопеременную нагрузку как в установившихся, так и в переходных режимах.

0

5

,

д

0

5

5

0

5

Формула изобретения

Автономный последовательный инвертор, содержащий подключенные к входным выводом через фильтровые дроссели дВе последовательные цепочки, состоящие, каждая, из фильтрового конденсатора и коммутирующего дросселя, и тиристорный мост, выводы переменного тока которого соединены с первыми обкладками коммутирующих конденсаторов, вторые обкладки которых соединены непосредственно с диагональю переменного тока моста встречных вентилей и через дополнительные коммутируюпдае дроссели - с отпайками первичной обмотки выходного трансформатора, соединенной концами с общими точками пар последовательно /Соединенных диодов, причем первая пара подключена к диагонали постоянного тока моста встречных вентилей согласно с последними, анодная группа этого моста соединена с общей точкой конденсатора и дросселя первой последовательной цепочки, конденсатор которой подключен к анодной группе тиристорного моста, а катодная группа - с обпей точкой конденсатора и дросселя второй последовательной цепочки, конденсатор которой подключен к катодной группе тиристорного моста, о тличающий- с я тем, что, с целью повьш(ения надежности путем обеспечения устой-- чивости коммутации вентилей в переходных и установиво1ихся режимах и повышения эффективности использования оборудования, свободные выводы второй пары диодов включены между анодной и катодной группами тиристорного моста встречно.

o

SvJ

l

Ui

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора путем обеспечения устойчивости коммутации вентилей в переходных и установившихся режимах, повышение эффективности использования оборудования и снижение предельных напряжений на элементах инвертора. Устройство содержит вентильный мост на тиристорах 1 - 4 и мост встречных вентилей 15 - 18, охватывающий диагональную часть коммутирующего дросселя. Диоды 23, 24 включены встречно непосредственно между анодной и катодной группами вентильного моста и замыкают часть диагонального тока, тем самым шунтируя паразитные индуктивности монтажа, уменьшая энергию, накопленную в них. 2 ил.

C c«